觸摸屏是一種定位設備，用戶(hù)可以直接用手指向計算機輸入坐標信息，與鼠標、鍵盤(pán)一樣，也是一種輸入設備。觸摸屏具有堅固耐用、反應速度快、節省空間、易于交流等許多優(yōu)點(diǎn)。利用這種技術(shù)，只要用手指輕輕地觸摸計算機顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現對主機操作，從而使人機交互更為直接，這種技術(shù)極大的方便了那些不懂電腦操作的用戶(hù)�，F已被廣泛應用于工業(yè)、醫療、通信領(lǐng)域的控制、信息查詢(xún)及其他方面。

1、電阻式觸摸屏

模擬電阻式屏

模擬電阻式觸摸屏就是我們通常所說(shuō)的“電阻屏”，是利用壓力感應進(jìn)行控制的一種觸摸屏。它采用兩層鍍有導電功能的ITO（銦錫氧化物）塑料膜，兩片ITO設有微粒支點(diǎn)，使屏幕在未被壓按時(shí)兩層ITO間有一定的空隙，處于未導電的狀態(tài)。當操作者以指尖或筆尖壓按屏幕時(shí)，壓力將使膜內凹，因變形而使ITO層接觸導電，再通過(guò)偵測X軸、Y軸電壓變化換算出對應的壓力點(diǎn)，完成整個(gè)屏幕的觸控處理機制。目前模擬電阻式觸摸屏有4線(xiàn)、5線(xiàn)、6線(xiàn)與8線(xiàn)等多種類(lèi)型，如圖1所示，線(xiàn)數越多，代表可偵測的精密度越高，但成本也會(huì )相對提高。電阻屏不支持多點(diǎn)觸控、功耗大、壽命較短、同時(shí)長(cháng)期使用會(huì )帶來(lái)檢測點(diǎn)漂移，需要校準。但是電阻屏結構簡(jiǎn)單、成本較低，在電容式觸摸屏成熟以前，一度占據大部分觸摸屏市場(chǎng)。

數字式電阻屏

數字式電阻屏的基本原理與模擬式的相似，與模擬式電阻屏在玻璃基板上均勻涂布ITO層不同，數字式電阻屏只是利用帶有ITO條紋的基板。其中上下基板的ITO條紋相互垂直。數字式電阻屏更加類(lèi)似于一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)，因此通常被當做一個(gè)薄膜開(kāi)關(guān)來(lái)使用。數字式電阻屏可以實(shí)現多點(diǎn)觸控。

2、電容式觸摸屏

表面電容式

表面電容式觸摸屏是通過(guò)電場(chǎng)感應方式感測屏幕表面的觸摸行為。它的面板是一片涂布均勻的ITO層，面板的四個(gè)角各有一條出線(xiàn)與控制器相連接，工作時(shí)觸摸屏的表面產(chǎn)生一個(gè)均勻的電場(chǎng)。

當接地的物體觸碰到屏表面時(shí)，電極就能感應到屏表面電荷的變化，確定觸碰點(diǎn)的坐標。表面電容式觸摸屏使用壽命長(cháng)、透光率高，但是分辨率低、不支持多點(diǎn)觸控，目前主要應用于大尺寸戶(hù)外觸摸屏，如公共信息平臺（POI）及公共服務(wù)（銷(xiāo)售）平臺（POS）等產(chǎn)品上。

投射式電容屏

投射電容式觸摸屏利用的是觸摸屏電極發(fā)射出的靜電場(chǎng)線(xiàn)進(jìn)行感應。投射電容傳感技術(shù)可分為兩種：自我電容和交互電容。自我電容又稱(chēng)絕對電容，它把被感覺(jué)的物體作為電容的另一個(gè)極板，該物體在傳感電極和被傳感電極之間感應出電荷，通過(guò)檢測該耦合電容的變化來(lái)確定位置。但是如果是單點(diǎn)觸摸，通過(guò)電容變化，在X軸和Y軸方向所確定的坐標只有一組，組合出的坐標也是唯一的；如果在觸摸屏上有兩點(diǎn)觸摸并且這兩點(diǎn)不在同一X方向或者同一Y方向，在X和Y方向分別有兩個(gè)坐標投影，則組合出4個(gè)坐標。顯然，只有兩個(gè)坐標是真實(shí)的，另外兩個(gè)就是俗稱(chēng)的“鬼點(diǎn)”。因此，自我電容屏無(wú)法實(shí)現真正的多點(diǎn)觸摸；交互電容又叫做跨越電容，它是通過(guò)相鄰電極的耦合產(chǎn)生的電容，當被感覺(jué)物體靠近從一個(gè)電極到另一個(gè)電極的電場(chǎng)線(xiàn)時(shí)，交互電容的改變會(huì )被感覺(jué)到，當橫向的電極依次發(fā)出激勵信號時(shí)，縱向的所有電極便同時(shí)接收信號，這樣可以得到所有橫向和縱向電極交匯點(diǎn)的電容值大小，即整個(gè)觸摸屏的二維平面的電容大小。當人體手指接近時(shí)，會(huì )導致局部電容量減少，根據觸摸屏二維電容變化量數據，可以計算出每一個(gè)觸摸點(diǎn)的坐標，因此屏上即使有多個(gè)觸摸點(diǎn)，也能計算出每個(gè)觸摸點(diǎn)的真實(shí)坐標。在上述兩種類(lèi)型的投射電容式傳感器中，傳感電容可以按照一定方法進(jìn)行設計，以便在任何給定時(shí)間內都可以探測到手指的觸摸，該觸摸并不局限于一根手指，也可以是多根手指。2007年以來(lái)蘋(píng)果公司iphone、iPad系列產(chǎn)品取得的巨大成功，投射式電容屏開(kāi)始了噴井式的發(fā)展，迅速取代電阻式觸摸屏，成為現在市場(chǎng)的主流觸控技術(shù)。

3、紅外線(xiàn)式觸摸屏

紅外觸摸屏是利用X，Y方向上密布的紅外線(xiàn)矩陣來(lái)檢測并定位用戶(hù)的觸摸。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個(gè)電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外線(xiàn)發(fā)射管和紅外接收管，一一對應成橫豎交叉的紅外矩陣。用戶(hù)在觸摸屏幕時(shí)，手指就會(huì )擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎兩條紅外線(xiàn)，據此可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。紅外線(xiàn)式觸摸屏具有透光率高、不受電流、電壓和靜電的干擾、觸控穩定性高等優(yōu)點(diǎn)，但是紅外觸摸屏會(huì )受環(huán)境光線(xiàn)的變化、會(huì )受到遙控器、高溫物體、白熾燈等紅外源的影響，而降低它的準確度。早期紅外觸摸屏出現于1992年，分辨率只有32×32，易受環(huán)境干擾而誤動(dòng)作，而且要求在一定的遮光環(huán)境中使用。

經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展，目前先進(jìn)的紅外線(xiàn)式觸摸屏在正常工作環(huán)境下壽命大于7年，在跟蹤手指移動(dòng)軌跡的時(shí)候，精度、平滑度和跟蹤速度都可以滿(mǎn)足要求，用戶(hù)的書(shū)寫(xiě)可以十分流暢地轉換成圖像軌跡，完全支持手寫(xiě)識別輸入。紅外式觸摸屏主要應用于無(wú)紅外線(xiàn)和強光干擾的各類(lèi)公共場(chǎng)所、辦公室以及要求不是非常精密的工業(yè)控制場(chǎng)所。

4、聲波式觸摸屏

表面聲波式觸摸屏

表面聲波式觸摸屏是通過(guò)聲波來(lái)定位的觸控技術(shù)。在觸摸屏的四角，分別粘貼了X方向和Y方向的發(fā)射和接收聲波的傳感器，四周則刻有45°的反射條紋。當手指觸摸屏幕時(shí)，手指吸收了一部分聲波能量，而控制器則偵測到接收信號在某一時(shí)刻上的衰減，由此可計算出觸摸點(diǎn)的位置。

表面聲波技術(shù)非常穩定，精度非常高，除了一般觸摸屏都能響應的X和Y坐標外，還響應其獨有的第三軸Z軸坐標，也就是壓力軸響應。有了這個(gè)功能，每個(gè)觸摸點(diǎn)就不僅僅是有觸摸和無(wú)觸摸的兩個(gè)數字開(kāi)關(guān)狀態(tài)，而是成為能感應力的一個(gè)模擬量開(kāi)關(guān)：壓力量越大，接收信號波形上的衰減缺口也就越寬越深。

在所有類(lèi)型的觸摸屏中，只有表面聲波觸摸屏具有感知觸摸壓力的性能。表面聲波觸摸屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，清晰度較高（分辨率極高），透光率好、高度耐久、抗刮傷性良好、反應靈敏、壽命長(cháng)，能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量，沒(méi)有漂移，只需安裝時(shí)一次校正，抗暴力性能好，最適合公共信息查詢(xún)及辦公室、機關(guān)單位及環(huán)境比較清潔的公共場(chǎng)所使用。

彎曲聲波式觸摸屏

彎曲聲波式觸摸屏是基于聲音脈沖識別的技術(shù)。當物體觸碰到觸摸屏表面時(shí)，傳感器將會(huì )探測聲波的頻率，通過(guò)將該頻率與預先存儲在芯片內的標準頻率對比，確定觸摸點(diǎn)的位置，通過(guò)這種方式可以排除衣物、行李、灰塵和昆蟲(chóng)等環(huán)境因素引起的錯誤識別。表面式觸摸屏的聲波沿著(zhù)基板表面傳播，而彎曲式的聲波在基板內部傳播，所以彎曲式的抗環(huán)境干擾性能優(yōu)于表面式。目前彎曲式觸摸屏一般用于5寸以上的信息亭、金融設備和販賣(mài)機等。

5、光學(xué)成像式觸摸屏

光學(xué)成像式觸摸屏是一種利用光來(lái)定位的觸控技術(shù)，在屏幕的四角分別設置發(fā)光源和光線(xiàn)捕捉感應器，當物體觸碰到觸摸屏表面，光線(xiàn)發(fā)生變化，觸控IC模塊分析光線(xiàn)感應器的變化確定觸控的位置。光學(xué)成像式觸摸屏耐久性高，適合在復雜的環(huán)境下使用，并且支持多點(diǎn)觸控，但是容易受到環(huán)境光線(xiàn)、灰塵、昆蟲(chóng)等的影響發(fā)生誤識別。目前該技術(shù)只應用在10英寸以上的桌面監視器、教育/培訓等方面。

6、電磁感應式觸摸屏

電磁感應式觸摸屏的感應器設置在顯示屏之后，感應器在顯示器表面產(chǎn)生一個(gè)電磁區域，電子筆觸碰到顯示器表面時(shí)，感應器可以通過(guò)計算電磁的改變來(lái)確定觸控點(diǎn)的位置。相比于其他觸摸屏技術(shù)，電磁感應式觸摸屏的精確度和分辨率是最高的，耗電量低，更加輕薄，特別適合在戰爭環(huán)境和建筑環(huán)境下使用，目前該技術(shù)主要應用在美國軍方。

其他觸摸屏技術(shù)目前市場(chǎng)上除了上述觸控技術(shù)外，還有壓力感應式、數字聲波導向式、振蕩指針式等多種觸控技術(shù)，一般用于特殊用途。

二、觸摸屏的發(fā)展趨勢

1、內嵌式觸摸屏結構

目前觸摸屏基本都是采用外掛式的結構，這種結構的顯示模塊和觸控模塊是兩個(gè)相對獨立的器件，然后通過(guò)后端貼合工藝將兩個(gè)器件整合，但是這種相對獨立的外掛式構造會(huì )影響產(chǎn)品的厚度，不符合觸控顯示類(lèi)產(chǎn)品日益輕薄化的發(fā)展趨勢。由此產(chǎn)生了內嵌式觸摸屏的概念，內嵌式結構將觸控模塊嵌入顯示模塊內，使兩個(gè)模塊合為一體，而不再是兩個(gè)相對獨立的器件。相比于傳統的外掛式結構，內嵌式結構的優(yōu)點(diǎn)在于：僅需2層ITO玻璃、材料成本降低、透光度提高、更加輕��；不需要觸摸屏模組與TFT模組的后端貼合，提高良品率；觸摸屏組與TFT模組同時(shí)生產(chǎn)，減少了模組的運輸費用。內嵌式觸摸屏又可分為兩種：In-cell技術(shù)和On-cell技術(shù)。

兩種技術(shù)的定義略有差別，但是原則類(lèi)似，都是將觸摸屏內嵌于液晶模組之中。In-cell技術(shù)把觸摸屏整合在彩色濾光片下方，由于是將觸摸傳感器置于液晶面板內部，占據了一部分顯示區域，所以犧牲了部分顯示效果，而且還使工藝變得復雜，高良率難以實(shí)現。On-cell技術(shù)是在彩色濾光片上整合觸摸屏，不是在液晶面板內部嵌入觸摸傳感器，只需在彩色濾光片底板與偏光板之間形成簡(jiǎn)單的透明電極即可，降低了技術(shù)難度。On-cell的主要挑戰是顯示器耦合到感測層的雜訊數量，觸控屏幕元件必須運用精密的演算法來(lái)處理這種雜訊。On-cell技術(shù)提供將觸摸屏整合到顯示器的所有好處，例如使觸控面板更加輕薄與大幅降低成本等優(yōu)點(diǎn)，但整體系統成本降低的幅度仍然遠遠不及Incell技術(shù)。內嵌式的概念最先由TMD在2003年提出，隨后Sharp、Samsung、AUO、LG等公司相繼提出此概念，并相繼公布了一些研究成果，但是由于技術(shù)問(wèn)題，都沒(méi)有能夠實(shí)現商業(yè)化。內嵌式觸摸屏已經(jīng)有近10年的發(fā)展時(shí)間，目前距實(shí)現商業(yè)化仍有一定的距離，但是內嵌式觸摸屏代表作未來(lái)觸摸屏的發(fā)展方向，積極儲備內嵌式技術(shù)的廠(chǎng)家會(huì )在今后的市場(chǎng)競爭中處于相對有利的位置。

2、多點(diǎn)觸控技術(shù)

2007年蘋(píng)果公司通過(guò)投射式電容技術(shù)實(shí)現的多點(diǎn)觸控功能，該功能提供了前所未有的用戶(hù)體驗，體現了與當時(shí)其他觸控技術(shù)的不同，使多點(diǎn)觸控技術(shù)成為市場(chǎng)的潮流。目前多點(diǎn)觸控技術(shù)已經(jīng)從開(kāi)始的僅可以實(shí)現兩指縮放、三指滾動(dòng)以及四指撥移，發(fā)展到能夠支持5點(diǎn)以上的觸控識別和多重輸入方式等，今后多點(diǎn)觸控技術(shù)將向實(shí)現更細致的屏幕物件操控用和更具自由度的方向發(fā)展。

3、混合式觸控技術(shù)

目前雖然觸控技術(shù)類(lèi)型眾多，但每種技術(shù)都各有利弊，沒(méi)有一種技術(shù)是完美的。近年來(lái)有人開(kāi)始提出混合式觸控技術(shù)的概念，即在一塊觸控面上采用兩種或者兩種以上的觸控識別技術(shù)，達到多種觸控技術(shù)之間實(shí)現優(yōu)劣互補的目的。目前已經(jīng)研發(fā)出基于電容式和電阻式的混合式觸摸屏，該觸摸屏可以通過(guò)手寫(xiě)筆和手指操作、支持多點(diǎn)觸控等，顯著(zhù)提高觸摸屏的識別效率。

隨著(zhù)用戶(hù)對觸控技術(shù)要求的不斷提高，單一的觸控技術(shù)肯定不能滿(mǎn)足人們的需要，所以混合式觸控技術(shù)必定會(huì )成為未來(lái)觸控技術(shù)的發(fā)展方向之一。

4、觸覺(jué)反饋技術(shù)

觸控顯示技術(shù)的不斷發(fā)展給人們帶來(lái)便捷的操作方式和良好的視覺(jué)效果同時(shí)，卻忽略觸摸操作時(shí)給用戶(hù)一個(gè)觸覺(jué)反饋。目前觸覺(jué)反饋技術(shù)研究不多，美國的Immersion公司推出名叫“Forcefeedback”的觸覺(jué)反饋技術(shù)，該技術(shù)是利用機械馬達產(chǎn)生振動(dòng)或者運動(dòng)，它可以模擬跳動(dòng)、物體掉落和阻尼運動(dòng)等觸覺(jué)效果，也是目前使用較多的觸覺(jué)反饋技術(shù)。Senseg公司的“E-sense”技術(shù)采用的是生物電場(chǎng)的原理產(chǎn)生一個(gè)觸覺(jué)反饋。開(kāi)發(fā)出更加逼真的觸覺(jué)反饋技術(shù)，可以給用戶(hù)帶來(lái)新的觸控體驗，因此觸覺(jué)反饋技術(shù)也是今后觸控技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。